(57)【要約】【課題】給電コイルと受電コイルとを正確に位置決めしなくても被給電装置へ給電することができ、給電コイルと受電コイルの位置ずれが生じた場合であっても、非接触給電装置から被給電装置へ供給される電力が減少するおそれを低減する。【解決手段】対向面２２に沿うように配設された複数の給電コイル２３と、給電コイル２３へ選択的に高周波電圧を供給する電源部２５と、少なくとも一部分が対向面２２上に配置された受電コイル３３と対向する位置に配設されている１又は複数の給電コイル２３を、励磁対象コイルとして選択するコイル選択部４２と、コイル選択部４２によって励磁対象コイルとして選択された給電コイル２３へ、電源部２５によって高周波電圧を供給させるコイル制御部４２とを備えた。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
給電対象となる受電コイルが対向配置される対向面を有し、前記対向面に配置された受電コイルへ電磁誘導現象により電力を供給する非接触給電装置であって、
前記対向面に沿うように配設された複数の給電コイルと、
前記複数の給電コイルへ、選択的に高周波電圧を供給する電源部と、
前記複数の給電コイルのうち、少なくとも一部分が前記対向面上に配置された前記受電コイルと対向する位置に配設されている１又は複数の給電コイルを、励磁対象コイルとして選択するコイル選択部と、
前記コイル選択部によって前記励磁対象コイルとして選択された給電コイルへ、前記電源部によって前記高周波電圧を供給させるコイル制御部とを備える非接触給電装置。
【請求項２】
前記各給電コイルが前記対向面上に配置された前記受電コイルと対向する面積である正対面積を、前記各給電コイルと対応してそれぞれ検出する正対面積検出部をさらに備え、
前記コイル選択部は、
前記正対面積検出部によって検出された、前記各給電コイルの正対面積に基づいて、前記励磁対象コイルを選択する請求項１記載の非接触給電装置。
【請求項３】
前記正対面積検出部は、
前記各給電コイルのインダクタンスを、前記各給電コイルの正対面積を示す情報として検出するインダクタンス検出部であり、
前記コイル選択部は、
前記インダクタンス検出部によって検出された前記各給電コイルのインダクタンスに基づいて、前記励磁対象コイルを選択する請求項２記載の非接触給電装置。
【請求項４】
前記インダクタンス検出部は、
前記高周波電圧に応じて前記各給電コイルに流れる電流を、前記各給電コイルのインダクタンスを示す情報として検出する電流検出部であり、
前記コイル選択部は、
前記電流検出部によって検出された前記各電流に基づいて、前記励磁対象コイルを選択する請求項３記載の非接触給電装置。
【請求項５】
前記コイル選択部は、
前記正対面積検出部によって検出された各正対面積のうち、予め設定された判定値を超える正対面積と対応する給電コイルを、前記励磁対象コイルとして選択する請求項２〜４のいずれか１項に記載の非接触給電装置。
【請求項６】
請求項３又は４記載の非接触給電装置と、
前記受電コイルを備えた被給電装置とを含み、
前記コイル選択部は、
前記インダクタンス検出部によって検出された各インダクタンスのうち、予め設定された判定値に満たないインダクタンスを有する給電コイルを、前記励磁対象コイルとして選択し、
前記判定値は、
一つの前記給電コイルと対向する位置に予め設定された大きさの金属片が配置された場合における前記一つの給電コイルのインダクタンス以下のインダクタンスを示す値に設定され、
前記受電コイルは、
前記対向面に配置された場合に同時に前記複数の給電コイルのうち少なくとも二つと対向する大きさであり、かつ前記複数の給電コイルのうち一つの中心と前記受電コイルの中心とが対向する位置に前記受電コイルが前記対向面に配置された場合に前記一つの給電コイルと隣接する給電コイルのインダクタンスを、前記判定値より小さくさせる大きさである非接触給電システム。
【請求項７】
請求項４記載の非接触給電装置と、
前記受電コイルを備えた被給電装置とを含み、
前記コイル選択部は、
前記電流検出部によって検出された各電流のうち、予め設定された判定値を超える電流が検出された給電コイルを、前記励磁対象コイルとして選択し、
前記判定値は、
一つの前記給電コイルと対向する位置に予め設定された大きさの金属片が配置された場合に、前記高周波電圧に応じて前記一つの給電コイルに流れる電流より大きい電流値に設定され、
前記受電コイルは、
前記対向面に配置された場合に同時に前記複数の給電コイルのうち少なくとも二つと対向する大きさであり、かつ前記複数の給電コイルのうち一つの中心と前記受電コイルの中心とが対向する位置に前記受電コイルが前記対向面に配置された場合に前記一つの給電コイルと隣接する給電コイルに、前記高周波電圧に応じて前記判定値以上の電流を流させる大きさである非接触給電システム。
【請求項８】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の非接触給電装置と、
前記受電コイルを備えた被給電装置とを含み、
前記受電コイルは、前記各給電コイルよりも大きい非接触給電システム。
【請求項９】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の非接触給電装置と、
１又は複数の前記受電コイルを備えた被給電装置とを含む非接触給電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非接触給電装置、及び非接触給電装置から電力が供給される被給電装置と非接触給電装置とを含む非接触給電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電磁誘導現象を利用することで、非接触給電装置の給電コイルから、被給電装置の受電コイルへ電力を供給する非接触給電システムが知られている。このような非接触給電システムでは、給電コイルと受電コイルの位置決めをする必要があるため、不便である。
【０００３】
そこで、以下のような技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。すなわち、卓上マットに、給電コイルと、被給電装置と通信可能な通信手段とを、複数、タイル状に並べておく。そして、複数の通信手段と被給電装置との間の通信信号レベルを比較することによって、被給電装置の受電コイルと最も近い位置にある給電コイルを検出する。そして、受電コイルと最も近い位置にある給電コイルにのみ、通電を行う。
【０００４】
これにより、ユーザは、給電コイルと受電コイルとを正確に位置決めしなくても、卓上マット上に被給電装置を置くだけで、被給電装置の受電コイルと最も近い位置にある給電コイルによって、非接触給電を行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−８１２４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述の技術では、受電コイルと最も近い位置にある給電コイルの位置が、受電コイルの位置とずれていた場合、受電コイルで受電される電力が減少するという、不都合があった。例えば、給電コイル全体が受電コイルと対向配置された状態で１０Ｗの給電能力がある場合、給電コイルの面積のうち５０％しか受電コイルと対向していないときは、給電コイルと受電コイルに鎖交する鎖交磁束は略半分となる。その結果、受電コイルで受電される電力、すなわち非接触給電装置から被給電装置へ供給される電力が、略半分となる。
【０００７】
本発明の目的は、給電コイルと受電コイルとを正確に位置決めしなくても被給電装置へ給電することができ、かつ、給電コイルと受電コイルの位置ずれが生じた場合であっても、非接触給電装置から被給電装置へ供給される電力が減少するおそれを低減することができる非接触給電装置、およびこれを含む非接触給電システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る非接触給電装置は、給電対象となる受電コイルが対向配置される対向面を有し、前記対向面に配置された受電コイルへ電磁誘導現象により電力を供給する非接触給電装置であって、前記対向面に沿うように配設された複数の給電コイルと、前記複数の給電コイルへ、選択的に高周波電圧を供給する電源部と、前記複数の給電コイルのうち、少なくとも一部分が前記対向面上に配置された前記受電コイルと対向する位置に配設されている１又は複数の給電コイルを、励磁対象コイルとして選択するコイル選択部と、前記コイル選択部によって前記励磁対象コイルとして選択された給電コイルへ、前記電源部によって前記高周波電圧を供給させるコイル制御部とを備える。
【０００９】
また、前記各給電コイルが前記対向面上に配置された前記受電コイルと対向する面積である正対面積を、前記各給電コイルと対応してそれぞれ検出する正対面積検出部をさらに備え、前記コイル選択部は、前記正対面積検出部によって検出された、前記各給電コイルの正対面積に基づいて、前記励磁対象コイルを選択することが好ましい。
【００１０】
また、前記正対面積検出部は、前記各給電コイルのインダクタンスを、前記各給電コイルの正対面積を示す情報として検出するインダクタンス検出部であり、前記コイル選択部は、前記インダクタンス検出部によって検出された前記各給電コイルのインダクタンスに基づいて、前記励磁対象コイルを選択することが好ましい。
【００１１】
また、前記インダクタンス検出部は、前記高周波電圧に応じて前記各給電コイルに流れる電流を、前記各給電コイルのインダクタンスを示す情報として検出する電流検出部であり、前記コイル選択部は、前記電流検出部によって検出された前記各電流に基づいて、前記励磁対象コイルを選択することが好ましい。
【００１２】
また、前記コイル選択部は、前記正対面積検出部によって検出された各正対面積のうち、予め設定された判定値を超える正対面積と対応する給電コイルを、前記励磁対象コイルとして選択することが好ましい。
【００１３】
また、本発明に係る非接触給電システムは、上述の非接触給電装置と、前記受電コイルを備えた被給電装置とを含み、前記コイル選択部は、前記インダクタンス検出部によって検出された各インダクタンスのうち、予め設定された判定値に満たないインダクタンスを有する給電コイルを、前記励磁対象コイルとして選択し、前記判定値は、一つの前記給電コイルと対向する位置に予め設定された大きさの金属片が配置された場合における前記一つの給電コイルのインダクタンス以下のインダクタンスを示す値に設定され、前記受電コイルは、前記対向面に配置された場合に同時に前記複数の給電コイルのうち少なくとも二つと対向する大きさであり、かつ前記複数の給電コイルのうち一つの中心と前記受電コイルの中心とが対向する位置に前記受電コイルが前記対向面に配置された場合に前記一つの給電コイルと隣接する給電コイルのインダクタンスを、前記判定値より小さくさせる大きさである。
【００１４】
また、本発明に係る非接触給電システムは、上述の非接触給電装置と、前記受電コイルを備えた被給電装置とを含み、前記コイル選択部は、前記電流検出部によって検出された各電流のうち、予め設定された判定値を超える電流が検出された給電コイルを、前記励磁対象コイルとして選択し、前記判定値は、一つの前記給電コイルと対向する位置に予め設定された大きさの金属片が配置された場合に、前記高周波電圧に応じて前記一つの給電コイルに流れる電流より大きい電流値に設定され、前記受電コイルは、前記対向面に配置された場合に同時に前記複数の給電コイルのうち少なくとも二つと対向する大きさであり、かつ前記複数の給電コイルのうち一つの中心と前記受電コイルの中心とが対向する位置に前記受電コイルが前記対向面に配置された場合に前記一つの給電コイルと隣接する給電コイルに、前記高周波電圧に応じて前記判定値以上の電流を流させる大きさである。
【００１５】
また、本発明に係る非接触給電システムは、上述の非接触給電装置と、前記受電コイルを備えた被給電装置とを含み、前記受電コイルは、前記各給電コイルよりも大きい。
【００１６】
また、本発明に係る非接触給電システムは、上述の非接触給電装置と、１又は複数の前記受電コイルを備えた被給電装置とを含む。
【発明の効果】
【００１７】
このような構成の非接触給電装置、及び非接触給電システムによれば、給電コイルと受電コイルとを正確に位置決めしなくても、少なくとも一部分が受電コイルと対向する位置に配設されている１又は複数の給電コイル、すなわち受電コイルへ給電が可能な給電コイルが励磁対象コイルとして選択される。そして、励磁対象コイルによって受電コイルへ給電されるので、給電コイルと受電コイルとを正確に位置決めしなくても被給電装置へ給電することができる。そして、給電コイルと受電コイルの位置ずれが生じた場合であっても、少なくとも一部分が受電コイルと対向する位置に配設されている１又は複数の給電コイルによって、受電コイルへ給電される。その結果、非接触給電装置から被給電装置へ供給される電力が減少するおそれが低減される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係る非接触給電システムの構成の一例を説明するための説明図である。
【図２】図１に示す非接触給電装置の電気的構成の一例を示すブロック図である。
【図３】給電コイルと受電コイルとが対向配置された場合の給電コイルのインダクタンスについて説明するための説明図である。
【図４】給電コイルと受電コイルの位置関係による相互作用を説明するための説明図である。
【図５】給電コイルと受電コイルの正対面積と、給電コイルのインダクタンスとの関係の一例を示すグラフである。
【図６】コイル正対面積と給電コイルのコイル電流の関係を説明するための説明図である。
【図７】給電コイルの大きさ（コイル面積）と、受電コイルの大きさ（コイル面積）の一例を示す概念図である。
【図８】金属片と、給電コイル及び受電コイルの大きさとの関係を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。
【００２０】
図１は、本発明の一実施形態に係る非接触給電システムの構成の一例を説明するための説明図である。図１に示す非接触給電システム１は、非接触給電装置２と、被給電装置３とが組み合わされて、構成されている。非接触給電装置２と、被給電装置３とは離間可能に構成されている。
【００２１】
非接触給電装置２は略箱状の筐体２１を備え、被給電装置３は略箱状の筐体３１を備えている。図１において、非接触給電装置２の筐体２１の上面は被給電装置３を載置させるための対向面２２とされている。被給電装置３の筐体３１の下面は、対向面２２と対向、接触させるための対向面３２とされている。
【００２２】
非接触給電装置２には、対向面２２の内側（直下）に、複数の給電コイル２３が対向面２２に沿うように、対向面２２と略平行に二次元状に、配設されている。複数の給電コイル２３は、給電コイル２３相互間の間隔が略ゼロになるように、密接に配設されている。
【００２３】
被給電装置３には、対向面３２の内側（直上）に、複数の受電コイル３３が対向面３２に沿うように、対向面３２と略平行に配設されている。被給電装置３は、図略の負荷を備えている。そして、受電コイル３３で受電された電力が、図略の負荷へ供給される。
【００２４】
図２は、図１に示す非接触給電装置２の電気的構成の一例を示すブロック図である。図２に示す非接触給電装置２は、複数のコイル駆動ブロックＢと、制御部４とを備えている。コイル駆動ブロックＢは、複数の給電コイル２３にそれぞれ対応して設けられている。
【００２５】
コイル駆動ブロックＢは、給電コイル２３と、電流検出部２４と、電源部２５とを含む。電源部２５は、例えば、ゲートドライバ回路２５１と、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）Ｑ１，Ｑ２と、キャパシタＣとを備えている。
【００２６】
ＦＥＴＱ１は例えばＰチャネルＦＥＴであり、ＦＥＴＱ２は例えばＮチャネルＦＥＴである。そして、ＦＥＴＱ１のソースに、図略の電源回路から供給された電源電圧ＶＤＤが印加され、ＦＥＴＱ１のドレインがＦＥＴＱ２のドレインに接続され、ＦＥＴＱ２のソースが回路グラウンドに接続されている。ＦＥＴＱ１とＦＥＴＱ２の接続点Ｐ１は、キャパシタＣ、電流検出部２４、及び給電コイル２３を介して回路グラウンドに接続されている。
【００２７】
ゲートドライバ回路２５１は、制御部４からの制御信号に応じて、ＦＥＴＱ１とＦＥＴＱ２とを、一方をオンさせるときは他方をオフさせるように、略交互に高周波でオン、オフさせる。これにより、ＦＥＴＱ１，Ｑ２によって、接続点Ｐ１に高周波電圧が生成される。キャパシタＣは、ＦＥＴＱ１，Ｑ２によって生成された高周波電圧から直流成分をカットし、残りの高周波成分を給電コイル２３へ供給する。
【００２８】
電流検出部２４は、電源部２５から供給された高周波電圧により給電コイル２３に流れるコイル電流Ｉを検出する。そして、電流検出部２４は、検出されたコイル電流Ｉの電流値を示す信号を、制御部４へ出力する。電流検出部２４は、例えばシャント抵抗やホール素子等の電流センサである。
【００２９】
非接触給電装置２は、このように構成されたコイル駆動ブロックＢを、給電コイル２３と同じ数だけ備えている。
【００３０】
制御部４は、例えば所定の演算処理を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）と、所定の制御プログラムが記憶されたＲＯＭ（Read Only Memory）と、データを一時的に記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）と、これらの周辺回路等とを備えて構成されている。そして、制御部４は、例えばＲＯＭに記憶された制御プログラムを実行することにより、コイル選択部４１、及びコイル制御部４２として機能する。
【００３１】
コイル選択部４１は、複数の給電コイル２３のうち、少なくとも一部分が対向面２２上に配置された受電コイル３３と対向する位置に配設されている給電コイル２３を、励磁対象コイルとして選択する。具体的には、コイル選択部４１は、例えば各給電コイル２３のインダクタンスに基づいて、励磁対象コイルを選択する。
【００３２】
図３は、給電コイル２３と受電コイル３３とが対向配置された場合の給電コイル２３のインダクタンスについて説明するための説明図である。まず、図３（ａ）に示すように、給電コイル２３と受電コイル３３とが対向配置されている。
【００３３】
次に、電源部２５から電圧が出力されて給電コイル２３にコイル電流が流れる（図３（ｂ））。給電コイル２３にコイル電流が流れると、給電コイル２３と受電コイル３３とを貫通するように鎖交磁束が生じる（図３（ｃ））。
【００３４】
受電コイル３３に鎖交磁束が貫通すると、受電コイル３３には、給電コイル２３と逆回転のコイル電流が流れる。そして、受電コイル３３において、給電コイル２３で発生した磁束とは逆方向の鎖交磁束が発生する。そうすると、給電コイル２３では、受電コイル３３で発生した鎖交磁束を妨げるように電流が流れる（図３（ｄ））。
【００３５】
このように、給電コイル２３と受電コイル３３とが対向配置されると、給電コイル２３と受電コイル３３とで形成された磁気回路による相互作用によって、給電コイル２３単体のときと、給電コイル２３と受電コイル３３とが対向配置されたときとでは、給電コイル２３に流れる電流が異なる。この場合、給電コイル２３単体のときと、給電コイル２３と受電コイル３３とが対向配置されたときとでは、給電コイル２３の見かけ上のインダクタンスが変化する。
【００３６】
図４は、給電コイル２３と受電コイル３３の位置関係による相互作用を説明するための説明図である。図５は、給電コイル２３と受電コイル３３の正対面積と、給電コイル２３のインダクタンスとの関係の一例を示すグラフである。
【００３７】
図４（ａ）は、給電コイル２３の位置と受電コイル３３の位置とが一致している場合、すなわち給電コイル２３と受電コイル３３の正対面積が最大となる場合の例を示す説明図である。
【００３８】
なお、給電コイル２３及び受電コイル３３の最外周の巻線で囲まれた平面であって、かつ給電コイル２３及び受電コイル３３の鎖交磁束と直交する方向に拡がる平面を、給電コイル２３及び受電コイル３３のコイル面と称する。また、給電コイル２３の面積とは、給電コイル２３のコイル面の面積を意味し、受電コイル３３の面積とは、受電コイル３３のコイル面の面積を意味する。また、給電コイル２３のコイル面と受電コイル３３のコイル面とが相対向する部分の面積を、正対面積と称する。
【００３９】
図４（ａ）に示すように、給電コイル２３の位置と受電コイル３３の位置とが一致したとき、給電コイル２３と受電コイル３３の正対面積が最大となる。給電コイル２３と受電コイル３３の正対面積が最大となった場合、給電コイル２３及び受電コイル３３と鎖交する鎖交磁束数が最大となり、給電コイル２３及び受電コイル３３の相互作用が最大となる。その結果、給電コイル２３のインダクタンスは最少となる。
【００４０】
図４（ｂ）に示すように、給電コイル２３の位置と受電コイル３３の位置とが一致せず、位置にずれがある場合、給電コイル２３と受電コイル３３の正対面積は、図４（ａ）に示す場合よりも小さくなる。この場合、給電コイル２３及び受電コイル３３と鎖交する鎖交磁束数が減少する。そうすると、給電コイル２３及び受電コイル３３の相互作用が小さくなる結果、給電コイル２３のインダクタンスは図４（ａ）に示す場合よりも大きくなる。
【００４１】
図４（ｃ）に示すように、給電コイル２３の位置と受電コイル３３の位置とが完全にずれている場合、給電コイル２３と受電コイル３３の正対面積はゼロとなる。この場合、給電コイル２３及び受電コイル３３の相互作用は作用せず、給電コイル２３のインダクタンスは最大となる。
【００４２】
従って、給電コイル２３と受電コイル３３の正対面積と、給電コイル２３のインダクタンスとは、例えば図５に示すように、コイル正対面積が大きいほど、インダクタンスが小さくなる。なお、図５は一例であって、必ずしも給電コイル２３のインダクタンスとコイル正対面積とは、直線的な比例関係にはならない。
【００４３】
しかしながら、給電コイル２３のインダクタンスとコイル正対面積とは、図５に示すように１対１で対応する関係にあるので、給電コイル２３のインダクタンスは、コイル正対面積を示す情報の一例である。
【００４４】
図６は、コイル正対面積と給電コイル２３のコイル電流の関係を説明するための説明図である。例えば、図６（ａ）に示すように、四つの給電コイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄが配置されている場合において、受電コイル３３が、給電コイル２３ｂと給電コイル２３ｃとに跨って対向配置されている。
【００４５】
図６（ａ）に示す状態では、給電コイル２３ａ，２３ｄの正対面積はゼロであるから、図５に示すグラフから、給電コイル２３ａ，２３ｄのインダクタンスは大きな値になる。給電コイル２３のインダクタンスをＬ、電源部２５から出力される高周波電圧の電圧をＶ、周波数をｆとすると、給電コイル２３のコイル電流Ｉは、下記の式（１）で表される。
【００４６】
Ｉ＝Ｖ／（２πｆＬ）  ・・・（１）
従って、コイル電流Ｉは、インダクタンスが小さいほど大きくなる。コイル電流Ｉと、インダクタンスとは、１対１で対応する関係にあるから、電流検出部２４によって検出されたコイル電流Ｉは、給電コイル２３のインダクタンスを示す情報の一例である。
【００４７】
同時に、コイル電流Ｉは、正対面積が大きいほど大きい値になる。コイル電流Ｉと、正対面積とは、１対１で対応する関係にあるから、電流検出部２４によって検出されたコイル電流Ｉは、給電コイル２３の正対面積を示す情報の一例でもある。
【００４８】
すなわち、電流検出部２４は、インダクタンス検出部、及び正対面積検出部の一例である。
【００４９】
以上のように、コイル電流Ｉは、正対面積が小さいほど小さい値になるから、正対面積がゼロの給電コイル２３ａ，２３ｄに流れるコイル電流Ｉは、図６（ｂ）に示すように、小さな値となる。このように、正対面積がゼロの給電コイル２３ａ，２３ｄに流れるコイル電流Ｉよりも、わずかに大きな電流値が判定値として予め設定されている。
【００５０】
また、受電コイル３３と対向する給電コイル２３ｂ，２３ｃに流れるコイル電流Ｉは、給電コイル２３ａ，２３ｄよりも大きく、かつ判定値よりも大きい。給電コイル２３ｂの正対面積は、給電コイル２３ｃの正対面積より大きいため、給電コイル２３ｂに流れるコイル電流Ｉは、給電コイル２３ｃに流れるコイル電流Ｉよりも大きい。
【００５１】
コイル選択部４１は、電流検出部２４で検出されたコイル電流Ｉが、判定値より大きい給電コイル２３を、励磁対象コイルとして選択する。すなわち、コイル選択部４１は、判定値で示される正対面積よりも正対面積が大きい給電コイル２３を、励磁対象コイルとして選択し、判定値で示されるインダクタンスよりもインダクタンスが小さい給電コイル２３を、励磁対象コイルとして選択する。
【００５２】
例えば図６に示す例では、コイル選択部４１は、給電コイル２３ｂ，２３ｃを励磁対象コイルとして選択する。
【００５３】
この場合、コイル選択部４１は、コイル電流Ｉに基づき、判定値と対応するインダクタンスよりも小さなインダクタンスを有する給電コイル２３を、励磁対象コイルとして選択したことになる。同時に、コイル選択部４１は、判定値と対応する正対面積よりも大きな正対面積を有する給電コイル２３を、励磁対象コイルとして選択したことになる
コイル制御部４２は、コイル選択部４１によって励磁対象コイルとして選択された給電コイル、例えば給電コイル２３ｂ，２３ｃへ、電源部２５によって高周波電圧を供給させる。これにより、例えば図６に示す例では、受電コイル３３に対して、複数の給電コイル２３ｂ，２３ｃから電力が供給される。
【００５４】
これにより、ユーザは、図１に示す対向面２２上に被給電装置３を載置すれば、給電コイル２３と受電コイル３３とを正確に位置決めしなくても、コイル選択部４１によって受電コイル３３と対向する１又は複数の給電コイル２３が励磁対象コイルとして選択される。そして、その励磁対象コイルに高周波電圧が供給されて、励磁対象コイルから受電コイル３３へ電力が供給される。従って、給電コイル２３と受電コイル３３とを正確に位置決めしなくても、非接触給電装置２から被給電装置３へ給電することができる。
【００５５】
さらに、例えば図６（ａ）に示すように、受電コイル３３が複数の給電コイル２３ｂ，２３ｃに跨るように、受電コイル３３と給電コイル２３との位置ずれが生じた場合であっても、複数の給電コイル２３ｂ，２３ｃから受電コイル３３へ給電が行われるので、給電コイル２３と受電コイル３３の位置ずれが生じた場合であっても、非接触給電装置２から被給電装置３へ供給される電力が減少するおそれを低減することができる。
【００５６】
なお、例えば図７に示すように、給電コイル２３の大きさ（コイル面積）と、受電コイル３３の大きさ（コイル面積）とが異なっていてもよい。
【００５７】
例えば給電コイル２３の給電能力が１０Ｗであった場合、受電コイル３３を給電コイル２３よりも大きくすることで、給電コイル２３一つ分の給電能力（１０Ｗ）を超える電力（例えば１５Ｗ）を受電コイル３３によって受電することができる。
【００５８】
受電コイル３３を給電コイル２３よりも大きくすると、受電コイル３３が対向配置された位置にかかわらず受電コイル３３は複数の給電コイル２３と対向するので、常時コイル選択部４１によって、複数の給電コイル２３が励磁対象コイルとして選択される。
【００５９】
その結果、受電コイル３３に対して複数の給電コイル２３から給電が行われることになる。従って、給電コイル２３一つ分の供給能力を超える電力を、受電コイル３３によって受電することが可能となる。
【００６０】
また、被給電装置３は、受電コイル３３を複数備えてもよい。被給電装置３が複数の受電コイル３３を備える場合、常時、常時コイル選択部４１によって、複数の給電コイル２３が励磁対象コイルとして選択される。その結果、被給電装置３に対して複数の給電コイル２３から給電が行われることになる。従って、給電コイル２３一つ分の供給能力を超える電力を、被給電装置３によって受電することが可能となる。
【００６１】
ところで、給電コイル２３と対向する位置に金属片が載置された場合、給電コイル２３を駆動すると、金属片が加熱されるおそれがある。このような金属片の例として、例えば硬貨（１円硬貨（アルミ）、５円硬貨（黄銅）、１０円硬貨（青銅）、５０円硬貨（白銅）、１００円硬貨（白銅））がある。
【００６２】
金属片が給電コイル２３と対向する位置に載置され、金属片に磁束が貫通すると、金属片に渦電流が流れる。そのため、給電コイル２３と金属片との間に相互作用が生じて、給電コイル２３のインダクタンス及びコイル電流Ｉが変化する。
【００６３】
そこで、このような金属片が給電コイル２３と対向する位置に載置された場合の、コイル電流Ｉよりもわずかに大きく、給電コイル２３のインダクタンスよりもわずかに小さい値を、判定値として設定することが好ましい。
【００６４】
これにより、金属片が給電コイル２３と対向する位置に載置された場合、その給電コイル２３が励磁対象コイルとならないようにされている。
【００６５】
図８は、金属片と、給電コイル２３及び受電コイル３３の大きさとの関係を説明するための説明図である。図８（ａ）に示すように、給電コイル２３ａと対向する位置に金属片Ａが載置された場合のコイル電流Ｉより大きな電流値が判定値として設定され、すなわち給電コイル２３ａと対向する位置に金属片Ａが載置された場合の給電コイル２３ａのインダクタンスよりも小さいインダクタンスを示す値が判定値として設定されている（図８（ｂ））。
【００６６】
しかしながら、このような値を判定値として設定した場合、以下のような不都合が生じるおそれがある。すなわち、給電コイル２３一つ分の供給能力を超える電力を要求電力として受電させるために、複数の給電コイル２３と対向するように受電コイル３３を給電コイル２３より大きくした場合において、正対面積（コイル電流Ｉ）が判定値を超えない給電コイル２３（インダクタンスが判定値に満たない給電コイル２３）は、励磁対象コイルとして選択されない。励磁対象コイルとして選択されない給電コイル２３には、高周波電流が供給されないため、受電コイル３３で受電される電力が、要求電力に満たなくなるおそれがある。
【００６７】
特に、一の給電コイル２３ｃの中心と、受電コイル３３の中心とが一致するように対向配置された場合、給電コイル２３ｃに隣接する他の給電コイル２３ｂ，２３ｄの正対面積（コイル電流Ｉ）が判定値を超えないと、給電コイル２３ｃ一つしか励磁対象コイルとして選択されないため、受電コイル３３で受電される電力が要求電力に満たなくなるおそれが最も大きい。（なお、図８（ａ）では図示を省略しているが、給電コイル２３ｃには、給電コイル２３ｂ，２３ｄのみならず、給電コイル２３ｃの前後左右斜めに合計８個の給電コイル２３が隣接している。）
【００６８】
そこで、図８に示すように、受電コイル３３の大きさ（例えば最外周の巻線の径）を、対向面２２に配置された場合に同時に複数の給電コイル２３と対向する大きさとし、かつ図８（ａ）に示すように、給電コイル２３ｃの中心と受電コイル３３の中心とが対向する位置に受電コイル３３が配置された場合に給電コイル２３ｃと隣接する給電コイル２３ｂ，２３ｄ等の正対面積（コイル電流Ｉ）が、判定値で示される正対面積（コイル電流）よりも大きくなる大きさにすることが好ましい。
【００６９】
あるいは、受電コイル３３の大きさを、対向面２２に配置された場合に同時に複数の給電コイル２３と対向する大きさとし、かつ図８（ａ）に示すように、給電コイル２３ｃの中心と受電コイル３３の中心とが対向する位置に受電コイル３３が配置された場合に給電コイル２３ｃと隣接する給電コイル２３ｂ，２３ｄ等のインダクタンスが、判定値で示されるインダクタンスよりも小さくなる大きさにすることが好ましい。
【００７０】
受電コイル３３をこのような大きさにすることによって、一の給電コイル２３ｃの中心と、受電コイル３３の中心とが一致するように対向配置された場合であっても、給電コイル２３ｃに隣接する他の給電コイル２３ｂ，２３ｄ等の正対面積（コイル電流Ｉ）は判定値を超え（インダクタンスは判定値を下回り）、給電コイル２３ｃに隣接する他の給電コイル２３ｂ，２３ｄ等が励磁対象コイルとして選択されるようにすることができる。
【００７１】
その結果、対向面２２に金属片Ａが載置された場合であっても金属片Ａを加熱するおそれを低減しつつ、受電コイル３３で受電される電力が要求電力に満たなくなるおそれを低減できる。
【００７２】
なお、正対面積検出部の一例として電流検出部２４を示したが、必ずしも電流検出部２４を正対面積検出部として用いる例に限らない。例えば、正対面積検出部を、被給電装置３を検出する光センサを用いて構成してもよい。具体的には、対向面２２に沿って面状に複数の光センサを配設し、これらの複数の光センサによって対向面２２上に載置された被給電装置３が載置されたか否かを検出してもよい。そして、正対面積検出部は、複数の光センサから得られた被給電装置３の検出情報から、被給電装置３の載置位置を検出し、その位置情報に基づいて、被給電装置３の載置位置と対向する位置の給電コイル２３を特定し、その給電コイル２３と受電コイル３３との正対面積を算出してもよい。
【００７３】
また、インダクタンス検出部の一例として電流検出部２４を示したが、必ずしも電流検出部２４をインダクタンス検出部として用いる例に限らない。電流検出部２４を用いず、公知のインダクタンス測定手段によって、インダクタンス検出部を構成してもよい。
【００７４】
すなわち、本発明に係る非接触給電システムは、給電対象となる受電コイルが対向配置される対向面を有し、前記対向面に配置された受電コイルへ電磁誘導現象により電力を供給する非接触給電装置であって、前記対向面に沿うように配設された複数の給電コイルと、前記複数の給電コイルへ、選択的に高周波電圧を供給する電源部と、前記複数の給電コイルのうち、少なくとも一部分が前記対向面上に配置された前記受電コイルと対向する位置に配設されている１又は複数の給電コイルを、励磁対象コイルとして選択するコイル選択部と、前記コイル選択部によって前記励磁対象コイルとして選択された給電コイルへ、前記電源部によって前記高周波電圧を供給させるコイル制御部とを備える。
【００７５】
この構成によれば、給電対象となる受電コイルが対向配置される対向面に沿うように複数の給電コイルが配設されている。そして、複数の給電コイルのうち、少なくとも一部分が受電コイルと対向する位置に配設されている１又は複数の給電コイルが、励磁対象コイルとして選択される。そして、励磁対象コイルとして選択された給電コイルへ、電源部から高周波電圧が供給される。従って、給電コイルと受電コイルとを正確に位置決めしなくても、少なくとも一部分が受電コイルと対向する位置に配設されている１又は複数の給電コイル、すなわち受電コイルへ給電が可能な給電コイルが励磁対象コイルとして選択される。そして、励磁対象コイルによって受電コイルへ給電されるので、給電コイルと受電コイルとを正確に位置決めしなくても被給電装置へ給電することができる。
【００７６】
そして、給電コイルと受電コイルの位置ずれが生じた場合であっても、少なくとも一部分が受電コイルと対向する位置に配設されている１又は複数の給電コイルによって、受電コイルへ給電される。その結果、非接触給電装置から被給電装置へ供給される電力が減少するおそれが低減される。
【００７７】
また、前記各給電コイルが前記対向面上に配置された前記受電コイルと対向する面積である正対面積を、前記各給電コイルと対応してそれぞれ検出する正対面積検出部をさらに備え、前記コイル選択部は、前記正対面積検出部によって検出された、前記各給電コイルの正対面積に基づいて、前記励磁対象コイルを選択することが好ましい。
【００７８】
この構成によれば、少なくとも一部分が受電コイルと対向する位置に配設されている１又は複数の給電コイルがある場合、対向している少なくとも一部分の面積が、正対面積検出部によって正対面積として検出される。従って、コイル選択部は、正対面積検出部によって検出された各給電コイルの正対面積に基づいて、励磁対象コイルを選択することができる。
【００７９】
また、前記正対面積検出部は、前記各給電コイルのインダクタンスを、前記各給電コイルの正対面積を示す情報として検出するインダクタンス検出部であり、前記コイル選択部は、前記インダクタンス検出部によって検出された前記各給電コイルのインダクタンスに基づいて、前記励磁対象コイルを選択することが好ましい。
【００８０】
給電コイルと受電用コイルとが対向すると、給電コイルと受電用コイルとによって磁気回路が構成され、磁気的な相互作用により給電コイルのインダクタンスが変化する。そこで、各給電コイルのインダクタンスを、各給電コイルの正対面積を示す情報として検出するインダクタンス検出部を、正対面積検出部として用いることができる。この場合、各給電コイルのインダクタンスは各給電コイルの正対面積を表しているから、コイル選択部は、各給電コイルのインダクタンスに基づいて励磁対象コイルを選択することができる。
【００８１】
また、前記インダクタンス検出部は、前記高周波電圧に応じて前記各給電コイルに流れる電流を、前記各給電コイルのインダクタンスを示す情報として検出する電流検出部であり、前記コイル選択部は、前記電流検出部によって検出された前記各電流に基づいて、前記励磁対象コイルを選択することが好ましい。
【００８２】
高周波電圧に応じて各給電コイルに流れる電流は、各給電コイルのインダクタンスに応じて変化する。そこで、各給電コイルに流れる電流を、各給電コイルのインダクタンスを示す情報として検出する電流検出部を、インダクタンス検出部として用いることができる。この場合、各給電コイルに流れる電流は各給電コイルのインダクタンスを表しているから、コイル選択部は、電流検出部によって検出された各給電コイルに流れる電流に基づいて、励磁対象コイルを選択することができる。
【００８３】
また、前記コイル選択部は、前記正対面積検出部によって検出された各正対面積のうち、予め設定された判定値を超える正対面積と対応する給電コイルを、前記励磁対象コイルとして選択することが好ましい。
【００８４】
この構成によれば、少なくとも一部分が受電コイルと対向する位置に配設されている１又は複数の給電コイルを励磁対象コイルとして選択できる確実性が向上する。
【００８５】
また、本発明に係る非接触給電システムは、上述の非接触給電装置と、前記受電コイルを備えた被給電装置とを含み、前記コイル選択部は、前記インダクタンス検出部によって検出された各インダクタンスのうち、予め設定された判定値に満たないインダクタンスを有する給電コイルを、前記励磁対象コイルとして選択し、前記判定値は、一つの前記給電コイルと対向する位置に予め設定された大きさの金属片が配置された場合における前記一つの給電コイルのインダクタンス以下のインダクタンスを示す値に設定され、前記受電コイルは、前記対向面に配置された場合に同時に前記複数の給電コイルのうち少なくとも二つと対向する大きさであり、かつ前記複数の給電コイルのうち一つの中心と前記受電コイルの中心とが対向する位置に前記受電コイルが前記対向面に配置された場合に前記一つの給電コイルと隣接する給電コイルのインダクタンスを、前記判定値より小さくさせる大きさである。
【００８６】
この構成によれば、対向面に金属片が対向配置された場合であっても金属片を加熱するおそれを低減しつつ、受電コイルで受電される電力が減少するおそれを低減できる。
【００８７】
また、本発明に係る非接触給電システムは、上述の非接触給電装置と、前記受電コイルを備えた被給電装置とを含み、前記コイル選択部は、前記電流検出部によって検出された各電流のうち、予め設定された判定値を超える電流が検出された給電コイルを、前記励磁対象コイルとして選択し、前記判定値は、一つの前記給電コイルと対向する位置に予め設定された大きさの金属片が配置された場合に、前記高周波電圧に応じて前記一つの給電コイルに流れる電流より大きい電流値に設定され、前記受電コイルは、前記対向面に配置された場合に同時に前記複数の給電コイルのうち少なくとも二つと対向する大きさであり、かつ前記複数の給電コイルのうち一つの中心と前記受電コイルの中心とが対向する位置に前記受電コイルが前記対向面に配置された場合に前記一つの給電コイルと隣接する給電コイルに、前記高周波電圧に応じて前記判定値以上の電流を流させる大きさである。
【００８８】
この構成によれば、対向面に金属片が対向配置された場合であっても金属片を加熱するおそれを低減しつつ、受電コイルで受電される電力が減少するおそれを低減できる。
【００８９】
また、本発明に係る非接触給電システムは、上述の非接触給電装置と、前記受電コイルを備えた被給電装置とを含み、前記受電コイルは、前記各給電コイルよりも大きい。
【００９０】
この構成によれば、受電コイルによって、複数の給電コイルから電力を受電させることができるので、給電コイル一つ分の供給能力を超える電力を、受電コイルによって受電することが可能となる。
【００９１】
また、本発明に係る非接触給電システムは、上述の非接触給電装置と、１又は複数の前記受電コイルを備えた被給電装置とを含む。
【００９２】
この構成によれば、給電コイルと受電コイルとを正確に位置決めしなくても被給電装置へ給電することができ、かつ、給電コイルと受電コイルの位置ずれが生じた場合であっても、非接触給電装置から被給電装置へ供給される電力が減少するおそれを低減することができる。さらに、被給電装置が複数の受電コイルを備える場合、被給電装置は、給電コイル一つ分の供給能力を超える電力を、複数の受電コイルによって受電することが可能となる。
【符号の説明】
【００９３】
１  非接触給電システム
２  非接触給電装置
３  被給電装置
４  制御部
２１，３１  筐体
２２，３２  対向面
２３，２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ  給電コイル
２４  電流検出部
２５  電源部
３３  受電コイル
４１  コイル選択部
４２  コイル制御部
２５１  ゲートドライバ回路
Ａ  金属片
Ｂ  コイル駆動ブロック
Ｃ  キャパシタ
Ｑ１，Ｑ２  ＦＥＴ
Ｉ  コイル電流
【図１】
2013240164.tif 000003
【図２】
2013240164.tif 000004
【図３】
2013240164.tif 000005
【図４】
2013240164.tif 000006
【図５】
2013240164.tif 000007
【図６】
2013240164.tif 000008
【図７】
2013240164.tif 000009
【図８】
2013240164.tif 000010